碳納米管-石墨烯—鎳磷復(fù)合鍍層的研究.pdf

1、作為比較理想的代鉻和代鋅鍍層，鎳磷復(fù)合鍍層具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨、耐蝕性好、厚度均勻、可焊性高、磁性屏蔽和高導(dǎo)電性等優(yōu)異性能，在汽車、航空、計算機(jī)、電子、機(jī)械、化工、輕工和石油工業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，人們對鎳磷納米復(fù)合鍍層的研究也越來越廣泛。碳納米管具有非常大的長徑比、高的彈性模量和強(qiáng)度，氧化石墨烯具有非常大的比表面積和強(qiáng)度，這兩種具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)和性能的碳材料，都擁有高強(qiáng)度、自潤滑性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是作為復(fù)合

2、鍍層增強(qiáng)相的理想選擇，所制得的復(fù)合鍍層有望獲得更高的硬度、更好的耐磨性和耐蝕性。本論文采用了化學(xué)復(fù)合鍍的方法，以碳納米管和氧化石墨烯作為納米增強(qiáng)相，制備碳納米管/石墨烯-鎳磷復(fù)合鍍層，并對復(fù)合鍍層進(jìn)行熱處理，探索研究了碳納米管含量、氧化石墨烯含量以及表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉含量對鍍層性能的影響機(jī)制，并討論了熱處理對鍍層性能的影響機(jī)制。
　　 首先，用化學(xué)復(fù)合鍍的方法制備了碳納米管-Ni-P復(fù)合鍍層，通過對鍍層的表面形貌、顯微硬

3、度、磨損量和耐腐蝕性能進(jìn)行測試分析，確定了制備CNTs-Ni-P復(fù)合鍍層化學(xué)鍍液中最佳的CNTs含量。結(jié)果表明:CNTs的最佳含量為0.02g/L，在此含量下，鍍層的硬度為432.5HV，腐蝕電流密度最小，自腐蝕電位最高，即耐腐蝕性最好，同樣條件下磨損量只有0.9％。
　　 其次，用化學(xué)復(fù)合鍍的方法制備了氧化石墨烯/碳納米管-Ni-P復(fù)合鍍層，通過對鍍層的表面形貌、顯微硬度、磨損量和耐腐蝕性能進(jìn)行測試分析，確定了制備GO/CNT

4、s-Ni-P復(fù)合鍍層化學(xué)鍍液中最佳的GO含量。結(jié)果表明:GO最佳含量為GO∶ CNTs=1∶5，鍍層擁有優(yōu)異的性能和良好的形貌，硬度可達(dá)555.7HV，耐腐蝕性能也最好，而摩擦磨損量只有0.26％。同時，還研究了GO對CNTs的分散效果及分散機(jī)制，通過GO的紅外分析對GO與CNTs的復(fù)合機(jī)制進(jìn)行分析討論，結(jié)果表明:GO的含氧基團(tuán)通過π鍵吸附純化后的CNTs，形成復(fù)合體，阻止CNTs在溶液中發(fā)生團(tuán)聚，形成穩(wěn)定的懸浮液。
　　 再次

5、，研究了化學(xué)復(fù)合鍍制備GO/CNTs-Ni-P復(fù)合鍍層的最佳表面活性劑SDBS的含量。結(jié)果表明:SDBS的最佳含量為0.2g/L，在此濃度下所獲得的鍍層具有較好的表面形貌，最佳的硬度、耐蝕性和耐磨性。
　　 最后，研究了熱處理工藝對鍍層性能的影響及機(jī)制。對鍍層進(jìn)行400℃，保溫1小時，氬氣保護(hù)的熱處理，對比分析熱處理前后鍍層的微觀形貌、力學(xué)性能及耐腐蝕性能，結(jié)果表明:熱處理可以使鍍層晶化，消除消除內(nèi)應(yīng)力及缺陷，使力學(xué)性能得到提高